Лабораторная работа № 35

 

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ВАКУУМНОГО ТРИОДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

 

Цель работы - изучение работы трехэлектродной лампы, снятие ее характеристик и определение параметров.

Приборы и принадлежности: трехэлектродная лампа, миллиамперметр, вольтметр, реостат, источник тока, соединительные провода.

 

Снятие семейства анодных и анодно-сеточных характеристик вакуумного триода и определение его параметров

 

Т р и о д о м  называется электронный вакуумный прибор, у которого в пространстве между анодом и катодом помещен третий электрод - сетка. Конструкция триода показана на рис. 1. Катод 1 и анод 3 у него устроены так же, как и у диодов (см. описание в работе № 42).


Рис. 1

При наличии сетки 2 количество электронов, достигающих анода, а следовательно, и сила анодного тока зависит не только от величины анодного напряжения, но и от величины и знака потенциала сетки относительно катода.

Изменение потенциала на сетке оказывает большее влияние на анодный ток, чем такое же изменение на аноде, так как сетка находится гораздо ближе к катоду, чем к аноду. Если к сетке приложить положительный потенциал относительно катода, то поток электронов, испускаемых катодом, будет ускоряться; если потенциал сетки отрицательный, то поток электронов будет тормозиться. Наконец, при некотором отрицательном значении потенциала сетки число электронов, пролетающих сквозь сетку к аноду, становится незначительным и поэтому ток практически равен нулю. В этом случае говорят, что лампа заперта. Кривая, показывающая зависимость между Iа и Uс при Uа = const, изображена на рис. 2б. Она называется  сеточной характеристикой, а кривая зависимости анодного тока Iа от  анодного напряжения Uа, при постоянном сеточном потенциале Uс = const, называется анодной (рис.2 а). Для различных Uа запирающий сеточный потенциал будет различным, он тем больше по абсолютной величине, чем больше Uа. Поэтому для каждого Uа мы имеем другую сеточную характеристику. Набор сеточных характеристик, получаемых для различных значений анодного напряжения, называют семейством сеточных характеристик. Сетка позволяет управлять режимом работы лампы, и поэтому ее называют управляющей сеткой.

 


   а                                                        б                     

Рис. 2

Параметры вакуумного триода

 Параметрами трехэлектродной лампы называются величины, определяющие ее свойства и пригодность для тех или иных целей.

Анодный ток Iа трехэлектродной лампы при постоянном напряжении накала является функцией двух переменных: анодного напряжения Uа и сеточного напряжения Uс. Изменение анодного тока может быть вызвано изменением как сеточного напряжения, так и анодного, что и является характерной особенностью данного типа ламп.

Внутреннее сопротивление

Величина

                              (1)

 

называется дифференциальным внутренним сопротивлением лампы.

Внутреннее сопротивление Ri показывает, на сколько вольт надо изменить напряжение на аноде лампы, чтобы ее анодный ток изменился на 1 мА при неизменном потенциале на управляющей сетке.

 

Крутизна сеточной характеристики

Величина      

                               (2)

 

показывает, на сколько миллиампер изменяется ток при изменении потенциала сетки на 1 В, если анодное напряжение постоянно.

 

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления  представляет собой отношение изменения анодного напряжения к изменению напряжения сетки, дающих одинаковые изменения анодного тока:

.                                   (3)

 

Очевидно, .

Все три параметра имеют смысл только при работе лампы ниже тока насыщения на наклонном участке характеристики, так как в области тока насыщения изменение потенциала анода и сетки не вызывает изменения анодного тока. Ниже показано, как практически определить параметры лампы .

Имея, по крайней мере, две характеристики, можно легко определить параметры лампы. Пусть одна из характеристик снята при анодном напряжении , а другая при  =80 В. В области прямолинейных участков этих характеристик строим треугольник DEF (рис. 3), где DE проводим параллельно оси абсцисс, EF – параллельно оси ординат.

Обозначим абсциссы точек D, E, F соответственно d, e (абсциссы точек F и E совпадают), ординаты - f, e (ординаты точек D и E совпадают).

뿷膞b활bᡭ뿷幇腾

Рис. 3

 

Определение крутизны сеточной характеристики

Рассмотрим левую характеристику, снятую при  Если напряжение на сетке Uс возрастает от «Ud» до «Ue», Ia увеличивается от «Ie» до «If». Значит, при Ua = constx

ΔUc = Uf – Ud;

 

ΔI = Id – If; S =  .

 

Определение внутреннего сопротивления

Точки F и E принадлежат к различным характеристикам, но сняты при одном и том же потенциале на сетке. Ординаты точек E и F показывают силы тока соответственно при Uа =  и при
Uа = . Так как для этих точек ΔUc = 0, то увеличение силы тока от «Ie» до «If» обусловлено только изменением анодного напряжения, тогда

Ri =  .

 

Определение коэффициента усиления

Изменить силу тока от «Ie» до «If» можно двумя путями:

1) увеличивая Uс от «Ud» до «Ue» при Ua = = const;

2) увеличивая Uа от «» до «» при Uс = const.

Отношение ΔUа к ΔUс, дающее одинаковые изменения силы анодного тока, и есть коэффициент усиления, т.е.

 .

 

Рассмотренные выше основные параметры лампы характеризуют статический режим, т.е. такой, когда нагрузочное сопротивление в цепи отсутствует. Их называют поэтому статическими параметрами. Обычно в анодные цепи включены н а г р у з о ч н ы е   с о п р о т и в л е н и я (рис. 4). В этом случае режим лампы и ее параметры называются динамическими.

 

Рис. 4

Для исследования трехэлектродной лампы применяется установка, принципиальная схема которой изображена на рис. 5.

В данной работе определяются только статические параметры лампы.

 

 

Ход работы

Упражнение 1. Снятие статических анодных характеристик.

1. Собрать схему (рис. 5), соблюдая полярность.

2. Включить источник питания. Напряжение на сетке установить равным нулю, т.е. Uс = 0.

 

Рис. 5

3. Снять анодную характеристику, повышая анодное напряжение Uа от 0 В до 200 В через 20 В.

4. Провести те же измерения при различных значениях напряжения на сетке (Uс = -2 В; Uс = 2 В). Данные измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

뿷胂bbᡭ뿷幇肢

5. Построить семейство статических анодных характеристик, откладывая по оси абсцисс значения Uа в вольтах, а по оси ординат значения Iа в миллиамперах (см. рис.2 а).

 

 

Упражнение 2. Снятие сеточных характеристик.

1. С помощью реостата R1 установить значение анодного напряжения в пределах 80÷160 В.

2. Изменяя сеточное напряжение через 1В и поддерживая анодное напряжение на выбранном уровне, снять зависимость тока от напряжения на сетке.

3. Выбрав значение анодного напряжения на другом уровне, повторить измерения, указанные в предыдущем пункте. Данные занести в таблицу 2.

 Таблица 2

 

Uс, В

 

 

 

 

 

 

 

Uа = …, В

Iа, мА

 

 

 

 

 

 

 

Uа = …, В

Iа, мА

 

 

 

 

 

 

 

 

4. По результатам измерений построить сеточные характеристики.

 

Упражнение 3. Определение параметров трехэлектродной лампы.

Используя семейство статических сеточных характеристик и семейство статических анодных характеристик, определить величины Ri, S, , руководствуясь методикой, изложенной в разделе «Параметры вакуумного триода».

 

Вопросы для допуска к работе

1.      Какова цель работы?

2.      Расскажите об устройстве, принципе действия и назначении вакуумного триода.

3.      Объясните физический смысл параметров трехэлектродной лампы.

4.      Какой режим работы называется статическим, динамическим?

5.      Оцените погрешность метода измерений параметров лампы.

6.      Выберите масштаб для построения графиков.

 

Вопросы для защиты работы

1. Дайте анализ сеточных и анодных характеристик.

2. Как определить параметры лампы по сеточным и анодным характеристикам?

3. Каковы Ваши критические замечания по данной работе?

 

 

 

 

Хостинг от uCoz